25MN壓力機(jī)立柱鑄造工藝設(shè)計(jì)
遼陽鍛壓機(jī)床股份有限公司(遼寧111000)張懷敏我公司是鍛壓機(jī)床專業(yè)定點(diǎn)廠,25MN壓力機(jī)(見)是我公司自主研發(fā)的重點(diǎn)產(chǎn)品,其機(jī)身分為橫梁、立柱、底座三部分,其中立柱在工作過程中起支撐作用,承受高達(dá)40MN的頻繁沖擊,技術(shù)上對鑄件質(zhì)量要求很高,尤其是導(dǎo)軌處要求更為嚴(yán)格,鑄件時(shí)效處理后需進(jìn)行整體超聲波無損檢測,此件具有較大的外形尺寸及重量,相對我公司的現(xiàn)有鑄造能力,是一個(gè)較大挑戰(zhàn)。下面簡述其鑄造工藝設(shè)計(jì)過程。
二、分型面及加工余量的選擇25MN壓力機(jī)立柱結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜,砂芯較多,為保證鑄件質(zhì)量使金屬液體平穩(wěn)流入型腔,將立柱平置澆注,由于立柱結(jié)構(gòu)較復(fù)雜,砂芯又多,為保證鑄件質(zhì)量,且便于工人操作,盡可能地把砂芯放到下箱,這樣就把分型面確定在兩側(cè)砂芯的上平面,這樣兩側(cè)凸臺做成活塊,即可解決起模問題。因?yàn)榱⒅鞘止ぴ煨停瑔渭∨a(chǎn),所以采用灰鑄鐵的三級精度,根據(jù)鑄件在鑄型中的擺放位置和鑄件的最大尺寸,確定鑄件底面和側(cè)面的加工余量為10mm,留起模斜度為2mm.三、內(nèi)澆道的數(shù)量、類型及位置的選擇內(nèi)澆道數(shù)量的選擇內(nèi)澆道的數(shù)量主要取決于鑄件結(jié)構(gòu)和合金的性質(zhì),內(nèi)澆道的數(shù)量多,能夠?qū)⒁后w金屬分散引入型腔,可以減少局部過熱,對消除熱裂、縮孔、粘砂等缺陷起著重要作用,但如果數(shù)目太多,又受到結(jié)構(gòu)所限,造型麻煩,增加了清理工作量,同時(shí)又增加了流動(dòng)阻力,因此選擇兩側(cè)對澆,每側(cè)4個(gè)內(nèi)澆道較好。
澆注系統(tǒng)類型的選擇澆注系統(tǒng)主要有三種形式,第一種是封閉式澆注系統(tǒng),即f直>巧橫>內(nèi),此類型澆注系統(tǒng)內(nèi)澆道截面最小,在澆注時(shí)整個(gè)澆注系統(tǒng)很快流入金屬液,流入內(nèi)澆道的速度是由整個(gè)澆注系統(tǒng)的金屬壓頭所決定的,故流速較大,液態(tài)金屬流入型腔易發(fā)生噴射現(xiàn)象,液體產(chǎn)生飛、氧化和卷入氣體。第二種是開放式澆注系統(tǒng),即直<巧橫<內(nèi),這種澆注系統(tǒng)內(nèi)澆道截面最大,金屬液流入時(shí)速度最小,流動(dòng)平穩(wěn),沖擊較小,同時(shí)也不易產(chǎn)生飛、氧化和卷入氣體,但這種澆注系統(tǒng)除渣能力很差,鑄件易產(chǎn)生夾渣缺陷。第三種是半封閉式澆注系統(tǒng),即,這種澆注系統(tǒng)橫澆道截面最大。由于直澆道較小,橫澆道較大,金屬液流動(dòng)平穩(wěn),且撇渣能力也較強(qiáng)。通過以上三種類型澆注系統(tǒng)的比較,采用半封閉式澆注系統(tǒng)較為理想,它既避免了封閉式澆注系統(tǒng)的噴射、氧化和卷入氣體的缺點(diǎn),又解決了開放式澆注系統(tǒng)撇渣能力差的不足,故選擇半封閉式澆注系統(tǒng)。
為保證導(dǎo)軌的質(zhì)量,能使鐵液沿著導(dǎo)軌縱向流入,選擇在兩側(cè)澆注為好;為造成立柱的順序凝固,內(nèi)澆道應(yīng)設(shè)在壁較厚處;另外,還不能妨礙鑄件的收縮,以免產(chǎn)生裂紋和變形;內(nèi)澆道的安放還要便于清理,這樣就將內(nèi)澆道設(shè)置在立柱兩側(cè)需機(jī)械加工面的厚壁處,立柱鑄造工藝如所示。
四、澆注系統(tǒng)尺寸的計(jì)算因已選擇了半封閉式澆注系統(tǒng),所以初步將澆道面積比定為f內(nèi):f直少橫=1:1.2:1.4.立柱在鑄型中的位置如所示。
通過計(jì)算,內(nèi)澆道總截面積為87cm2,兩側(cè)各放置4道,每個(gè)內(nèi)澆道截面積約11cm2,取梯形截面尺寸為50/60mmX20mm;橫澆道總截面積為61cm2,取梯形截面尺寸為70/90mmX75mm(因橫澆道兩側(cè)分流,故計(jì)算時(shí)取1/2f內(nèi)的面積);直澆道截面積為52.2cm2,取80mm圓形截面。
五、冒口位置、種類及尺寸的確定金屬液流入型腔后,由于型壁的激冷作用,在型壁附近的金屬液體具有很大的過冷度n(見),使之在型壁處產(chǎn)生大量的晶核,鑄型表面金屬的凝固產(chǎn)生了細(xì)晶區(qū),同時(shí)伴隨著體積的收縮,在凝固區(qū)液體的收縮就能從前沿液體中得到補(bǔ)充,伴隨溫度的降低,凝固從表層向內(nèi)部發(fā)展,最后在鑄件的較厚處或較高處易出現(xiàn)縮孔、縮松等缺陷。
根據(jù)立柱的結(jié)構(gòu),將冒口放在兩側(cè),共5個(gè)冒口舍晃>工熱加工熱處理/鍛壓/鑄造我們選用瓶形明冒口,因明冒口方便造型,又能通過冒口觀察液面上升情況,不受砂箱高度的限制,同時(shí)又能起到排渣、出氣的作用,但其保溫性差,可采用高溫鐵液點(diǎn)補(bǔ)冒口和撒發(fā)熱劑、保溫劑等來提高冒口的補(bǔ)縮率。由于瓶形冒口在相同體積下表面積最小,因此散熱慢,凝固時(shí)間就長,補(bǔ)縮效果也就越好。
冒口的大小是根據(jù)被補(bǔ)縮部位的熱節(jié)圓直徑的大小來確定的,立柱的熱節(jié)圓如所示。
據(jù)兩側(cè)拉筋孔處熱節(jié)圓直徑,又要考慮到冒口根部的斷面寬度,確定為瓶形冒口,根部直徑為80mm.時(shí)有較高的石墨化膨脹能力,減少鑄件產(chǎn)生縮孔、縮松傾向的可能性,為生產(chǎn)合格鑄件提供了前提條件。
控制澆注溫度因我公司目前只有一個(gè)5t/h熔煉能力的沖天爐,前爐鐵液存儲量為2.5t,兩個(gè)5t澆包,立柱需澆注近10t的鐵液,要2h才能產(chǎn)出,而因前爐鐵液存儲量有限,先出爐的鐵液需在爐外靜置時(shí)間較長,如果鐵液溫降較多,就無法保證鑄件質(zhì)量。
為保證鐵液溫度,我們采取了所示的倒包澆注工藝,即一個(gè)澆包經(jīng)兩次出鐵接滿后保溫靜置,待第三次出鐵前將第一個(gè)澆包中的鐵液倒入第二個(gè)澆包中一半,第二個(gè)澆包溫度低,鐵液降溫快,所以鐵液一經(jīng)倒入第二個(gè)澆包后,立即用第三次剛出爐的高溫鐵液將其補(bǔ)滿后保溫靜置,第四次出鐵再將第一個(gè)澆包補(bǔ)滿靜置,出凈渣氣后,待溫度降至13101330"C時(shí)再澆注。經(jīng)這樣處理,兩包鐵液溫度比較接近,就不易產(chǎn)生冷隔缺陷,也不會(huì)產(chǎn)生因一包鐵液出爐時(shí)間過長,使溫度降低而達(dá)不到工藝要求的情況,防止了鑄件產(chǎn)生澆不足的可能性,因?yàn)殍F液靜置時(shí)間足夠長,就大大減少了因澆注溫度過高,金屬的總收縮量增加,吸氣增多,氧化嚴(yán)重,鑄件容易產(chǎn)生縮孔、縮松、粘砂、氣孔、粗晶等缺陷的機(jī)會(huì),這一因生產(chǎn)能力不足而采取的無奈之舉,不僅解決了不能生產(chǎn)較大噸位鑄件的難題,更實(shí)現(xiàn)了在保證足夠流動(dòng)性的前提下盡量降低澆注溫度,減少液態(tài)收縮,排凈渣氣,為獲得優(yōu)良鑄件打下了較好的基礎(chǔ)。
控制鑄型剛度嚴(yán)格操作規(guī)程,在造型時(shí)嚴(yán)格要求,使每層填砂高度不許超過150mm,均勻舂實(shí),使型砂緊實(shí)度均勻一致,保證鑄件尺寸要求及外觀質(zhì)量。采用表干型鑄造,鑄型經(jīng)表層烘干,使鑄型表層水分減少,強(qiáng)度高,透氣性好,可避免由濕型而引起的一些鑄造缺陷如夾砂、氣孔、沖砂、粘砂等,又比干型成本低且效率高。
的要求,又要便于工人操作,采用半封閉式澆注系統(tǒng)、頂注快澆工藝、倒包澆注、冷筋出氣冒口與明頂冒口結(jié)合應(yīng)用等工藝,生產(chǎn)出的鑄件經(jīng)清理后外觀平整光滑,無粘砂、砂眼等缺陷,經(jīng)檢驗(yàn)化學(xué)成分、力學(xué)性能、外觀質(zhì)量均達(dá)到了技術(shù)要求,鑄件經(jīng)超聲波檢測無縮孔、縮松、冷隔、裂紋等缺陷,加工后(見)也未發(fā)現(xiàn)任何鑄造缺陷,在熔煉工藝方面①因此件采取的是頂注快澆工藝,鐵液上升速度快,不容易氧化,鐵液對型腔的烘烤時(shí)間短,減小涂層開裂、脫落的可能性,減少鑄件夾渣等缺陷的產(chǎn)生;防止出現(xiàn)澆不足、冷隔缺陷;鑄件各部的溫度差小,防止裂紋發(fā)生;使型腔內(nèi)氣壓增大,氣體容易從鑄型向外排出,鑄件不容易產(chǎn)生氣孔等孔洞類缺陷。②應(yīng)用8個(gè)冷筋出氣冒口,在澆注過程中起排氣作用,澆注近結(jié)束時(shí)起一定的補(bǔ)縮液體的作用,在澆注結(jié)束后調(diào)節(jié)鑄件中間部位的溫度場,造成鑄件在凝固過程中脹縮同步的條件,提高了兩端冒口的補(bǔ)縮效率。③為保證鑄件在需要補(bǔ)縮之前冒口有足夠的高溫鐵液補(bǔ)縮,在澆注后不斷用高溫鐵液點(diǎn)補(bǔ)冒口,既保證補(bǔ)縮通道的暢通,又保證了補(bǔ)縮量。
能力不足的情況下,成功鑄造出高品質(zhì)、高工藝出品率的合格大型鑄件,證明工藝設(shè)計(jì)是成功的,實(shí)現(xiàn)了我公司在生產(chǎn)大型鑄件上的技術(shù)突破。MW七、實(shí)踐效果25MN壓力機(jī)是我公司的新產(chǎn)品,要求非常嚴(yán)格,所以既要保證鑄件強(qiáng)度性能及外觀尺寸、質(zhì)量福士科研發(fā)成功新一代抗氧化坩堝日前,福士科經(jīng)過長期研發(fā),推出了DURATEKS新一代抗氧化長壽命坩堝。
DURATEKS坩堝是福士科采用先進(jìn)配方和等靜壓技術(shù)生產(chǎn)的新一代坩堝。除了采用優(yōu)質(zhì)的低溫釉層并對坩堝進(jìn)行浸滲處理外,還對坩堝的主體混料進(jìn)行了改進(jìn),大幅提高了配方中石墨顆粒的抗氧化保護(hù)能力。另外,由于釉層和坩堝之間具有良好的相容性,釉層與坩堝之間的結(jié)合力也大為加強(qiáng),避免了釉層的剝落和損壞。獨(dú)特的抗氧化設(shè)計(jì)確保了坩堝在使用過程中能夠長時(shí)間地保持高的導(dǎo)熱性,從而極大地降低了坩堝熔化或保溫過程中的能源(如電、天然氣或燃油)消耗,同時(shí)降低了碳排放量。
在DURATEKS坩堝的配方中,除陶瓷結(jié)合劑外,還引入了額外的結(jié)合劑,從而提高了坩堝的斷裂強(qiáng)度,大大改善了材料的高溫韌性,降低了坩堝在使用中的開裂傾向。
DURATEKS坩堝主要適用于900"C以下的金屬熔化操作,尤其適用于鑄造鋁合金、鋅合金的熔化或保溫。大量的案例表明,DURATEKS坩堝具有穩(wěn)定可靠的性能,可為客戶帶來更大的經(jīng)濟(jì)效益。
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